半導體雷射器老化及壽命測試保護系統的製作方法

2023-07-19 11:00:21 3

專利名稱：半導體雷射器老化及壽命測試保護系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種半導體雷射器老化及壽命測試保護系統。
背景技術：
高功率半導體雷射器在通信、軍事、醫療等許多領域得到廣泛應用。其可靠性作為衡量雷射器產品的重要指標越來越為人們所重視。這主要由於(I)通過半導體雷射器的可靠性研究，可以準確的判斷半導體雷射器的失效機制。(2)測試半導體雷射器的實際工作壽命時間。(3)為半導體雷射器的老化性研究提供依據。 (4)為改進器件設計和エ藝技術來提高半導體雷射器的可靠性。然而，由於高功率半導體雷射器的壽命測試往往需要在雷射器工作狀態下，定時且長期的測量多種雷射器性能參數，不但需要測試設備具有較高的穩定性與重複性，而且需要大量的數據統計及分析。多年來，國內外多家単位在半導體雷射器壽命測試中做了大量工作。其中，美國ILX Light wave公司2003年開發生產的LRS-9420/LRS9422型雷射器可靠性測試系統。這種系統的測試溫度範圍為40°C _150°C溫控準確度為± 1°C溫度穩定度為±0. 5°C，最大驅動電流500mA，所測雷射器波長範圍是600nm至1800nm，可提供恆定工作電流(ACC、恆定光功率(APC)、光功率--電流--電壓參數測試(LIV)三種測試模式。國內雷射器產品的壽命測試的手段及方法還處於理論研究階段。如吉林大學李紅巖等提出利用電導數測試法。利用電導數(V I關係ー階導數與電流I的乘積)可以用來研究半導體雷射器結構參數特徵，屆電壓飽和特徵等，並依據這些參數預測雷射器件的壽命。然而，現有的雷射器壽命測試系統對雷射器的測試功率範圍一般較低，而國內所開發的雷射器壽命測試系統，多數集中在手動測量，或理論推導階段。這種方式難以保證測試的精確性與穩定性，尤其是針對大功率的雷射器測試時，其數據難以反映雷射器的真實壽命工作過程。每ー個半導體雷射器都需要經過老化才能使其工作性能達到穩定；每一種類型的雷射器在大批量生產之前都必須經過壽命測試。然而在老化和壽命過程中除了雷射器性能問題和壽命短以外，其他的因素也可能會導致雷射器意外死亡。如果在老化構成中出現意外的死亡，將導致大量的損失。如果在壽命測試過程中發生意外死亡會使整個壽命測試前功盡棄，損失無法估量！目前，尚未見有關系統地針對半導體雷射器老化及壽命測試的進行監控和保護的裝置。

實用新型內容為解決背景技術中存在的問題，本實用新型提出了一種半導體雷射器老化及壽命測試保護系統，該系統對半導體雷射器老化及壽命測試的整個過程中進行保護，以避免老化及壽命測試過程中半導體雷射器意外死亡。[0012]本實用新型的技術方案如下半導體雷射器老化及壽命測試保護系統，其特徵在於包括半導體雷射器工作平臺、液冷通道、溫度檢測裝置和計算機處理系統；所述溫度檢測裝置包括多個溫度探頭和用以同時採集多路溫度探頭信號的溫度採集模塊，其中，所述多個溫度探頭一一對應於半導體雷射器工作平臺上的半導體雷射器；所述溫度採集模塊的輸出端與計算機處理系統的溫度數據輸入端連接，計算機處理系統的控制信號端分出多路信號線分別連接至相應的各個半導體雷射器驅動電源的開關電路。上述液冷通道可以是水流冷卻迴路，該水流冷卻迴路包括冷水機和流量計，計算機處理系統通過設置流量閾值組成用以調節冷水機出水量的反饋控制迴路。這樣，能夠更實時可靠地同時實現水流和溫度保護。上述流量計可以採用帶有渦輪或者葉輪的流量系統。上述溫度探頭為接觸式探頭(接觸式探頭可以插接在平臺上)。 上述每個半導體雷射器還可以設置過流保護和過壓保護。在雷射器老化或者壽命的過程中，計算機實時採集雷射器的工作電流和工作電壓，如果監測到異常情況，例如電流超過或者低於設定電流，電壓超過或者低於工作電壓的80%，則通過計算機控制驅動電源停止輸出。驅動電源控制半導體雷射器工作吋，每ー個半導體雷射器安裝有溫度探測器，每ー個溫度探測器均連接在溫度採集模塊上，溫度採集模塊的輸出端連接有計算機用於輸出每一半導體雷射器的實時溫度，若計算機監控到其中有半導體雷射器溫度出現異常，將通過計算機控制驅動電源停止工作。在進行半導體雷射器老化及壽命測試時，將半導體雷射器放置於工作平臺上，驅動電源控制半導體雷射器工作，冷水機中的液體通過帶有渦輪或者葉輪的流量系統後達到工作平臺給半導體雷射器製冷，然後再流入冷水機進行循環。通過計算機設定流量計的上限流量和下限流量，當實際流量高於設定的上限流量時，系統報警，通過計算機控制驅動電源停止輸出；同理當實際流量低於設定的下限流量時，系統報警，通過計算機控制驅動電源停止輸出，驅動電源停止工作，則半導體雷射器停止工作，半導體雷射器將不再釋放熱量。在反饋控制迴路中，流量系統可以將渦輪的轉速轉化成電流信號(作為流量計)，某ー電流信號對應某一流量，計算機通過數據採集卡或者數字萬用表讀取電流值。本實用新型實現了實時監測半導體雷射器老化及壽命測試過程中各個半導體雷射器的狀態，設置多個重要監測指標，能夠綜合體現半導體雷射器的運行狀態，及時對冷卻系統進行調節，必要時有針對地終止某個半導體雷射器的老化及壽命測試工作，避免了老化及壽命測試過程中半導體雷射器意外死亡。

圖I為本實用新型的系統結構原理圖。圖2為本實用新型系統中溫度保護部分示意圖。圖3為本實用新型系統中水流冷卻迴路示意圖。其中I為半導體雷射器；2為溫度探測器；3為工作平臺。
具體實施方式
鑑於半導體雷射器老化及壽命測試保護的重要性，本實用新型提出的保護方案由水流保護、溫度保護組成。圖I為本實用新型的水流溫度保護系統原理圖。可同時實現水流和溫度保護。半導體雷射器在正常工作的時候需要液體製冷，為了能把雷射器產生的熱量全部帶走，需要監測液體的流量。若液體的流量過大，則液體壓カ較大，連接器件承受不住較大壓力，若液體流量較小，則不能把熱量帶走。在液體流量大於或小於設定值範圍的時候，系統報警，通過軟體控制電源停止輸出。液體通過帶有渦輪或者葉輪的流量系統，此系統可以將渦輪的轉速轉化成電流信號(作為流量計)，某ー電流信號對應某一流量，計算機通過數據採集卡或者數字萬用表讀 取電流值。如圖I所示，在進行半導體雷射器老化及壽命測試時，將半導體雷射器I放置於エ作平臺3上，驅動電源控制半導體雷射器I工作，冷水機中的水通過流量計後達到工作平臺給半導體雷射器I製冷，然後再流入冷水機進行循環。通過計算機設定流量計的上限流量和下限流量，當實際流量高於設定的上限流量時，系統報警，通過計算機控制驅動電源停止輸出；同理當實際流量低於設定的下限流量時，系統報警，通過計算機控制驅動電源停止輸出，驅動電源停止工作，則半導體雷射器I停止工作，半導體雷射器I將不再釋放熱量。驅動電源控制半導體雷射器I工作吋，每ー個半導體雷射器I安裝有溫度探測器2，每ー個溫度探測器2均連接在溫度採集模塊上，溫度採集模塊的輸出端連接有計算機用於輸出每一半導體雷射器I的實時溫度，若計算機監控到其中有半導體雷射器I溫度出現異常，將通過計算機控制驅動電源停止工作。同時還可在水流溫度保護系統中設置過流保護和過壓保護，在雷射器老化或者壽命的過程中，計算機實時採集雷射器的工作電流和工作電壓，如果監測到異常情況，例如電流超過或者低於設定電流，電壓超過或者低於工作電壓的80%，則通過計算機控制驅動電源停止輸出。圖2為本實用新型溫度保護示意圖。溫度保護在半導體雷射器老化或者壽命測試的過程中，由於半導體雷射器自身原因或者外部原因可能導致半導體雷射器發熱，當老化或者壽命系統中某個半導體雷射器出現溫度異常的時候，計算機監控到有溫度異常，將通過計算機控制驅動電源停止工作。本實用新型中的溫度保護系統包括計算機、溫度採集模塊、溫度探測器2、工作平臺3、半導體雷射器I。驅動電源控制半導體雷射器I工作，姆ー個半導體雷射器I安裝有溫度探測器2，每ー個溫度探測器2均連接在溫度採集模塊上，溫度採集模塊的輸出端連接有計算機用於輸出每一半導體雷射器I的實時溫度，若計算機監控到其中有半導體雷射器I溫度出現異常，將通過控制該驅動電源停止工作。每ー個半導體雷射器I安裝有溫度探測器2用於實時監測半導體雷射器I的溫度，溫度探測器2把監測到的溫度傳送給溫度採集模塊，溫度採集模塊可實現多路溫度同時採集，溫度採集模塊的輸出端連接在計算機上，計算機可輸出每一個半導體雷射器I的實時溫度，在雷射器老化或者壽命測試的過程中，由於產品自身原因或者外部原因可能導致雷射器發熱，當老化或者壽命系統中某個半導體雷射器I出現溫度異常的時候，計算機監控到有溫度異常，將通過驅動電源停止工作。圖3為本實用新型水流保護示意圖。水流保護半導體雷射器在正常工作的時候需要エ業水製冷，為了能把雷射器產生的熱量全部帶走，需要監測水的流量。若水的流量過大，則水壓カ較大，連接器件承受不住較大壓力，若水流量較小，則不能把熱量帶走。在水流量大於或小於設定值範圍的時候，系統報警，通過計算機控制驅動電源停止輸出。如圖3所示本實用新型水流保護系統包括計算機、冷水機、流量計、工作平臺3、半導體雷射器I。冷水機中的水通過流量計後達到工作平臺給半導體雷射器製冷，然後再流入冷水機進行循環。通過計算機設定流量計的上限流量和下限流量，當實際流量高於設定的上限流量時，系統報警，通過計算機軟控制驅動電源停止輸出；同理當實際流量低於設定的下限流量吋，系統報警，通過計算機控制驅動電源停止輸出所述的流量計是帶有渦輪或者葉輪的流量系統，此系統可以將渦輪的轉速轉化成 電流信號，某ー電流信號對應某一流量，計算機通過數據採集卡或者數字萬用表讀取電流值。
權利要求1.半導體雷射器老化及壽命測試保護系統，其特徵在於包括半導體雷射器工作平臺、液冷通道、溫度檢測裝置和計算機處理系統；所述溫度檢測裝置包括多個溫度探頭和用以同時採集多路溫度探頭信號的溫度採集模塊，其中，所述多個溫度探頭一一對應於半導體雷射器工作平臺上的半導體雷射器；所述溫度採集模塊的輸出端與計算機處理系統的溫度數據輸入端連接，計算機處理系統的控制信號端分出多路信號線分別連接至相應的各個半導體雷射器驅動電源的開關電路。
2.根據權利要求I所述的半導體雷射器老化及壽命測試保護系統，其特徵在於所述液冷通道為水流冷卻迴路，該水流冷卻迴路包括冷水機和流量計，計算機處理系統通過設置流量閾值組成用以調節冷水機出水量的反饋控制迴路。
3.根據權利要求2所述的半導體雷射器老化及壽命測試保護系統，其特徵在於所述的流量計是帶有渦輪或者葉輪的流量系統。
4.根據權利要求I所述的半導體雷射器老化及壽命測試保護系統，其特徵在於所述溫度探頭為接觸式探頭。
5.根據權利要求I所述的半導體雷射器老化及壽命測試保護系統，其特徵在於每個半導體雷射器均設置有過壓保護和過流保護。
專利摘要本實用新型提供一種半導體雷射器老化及壽命測試保護系統，該系統包括半導體雷射器工作平臺、液冷通道、溫度檢測裝置和計算機處理系統。若計算機監控到其中有半導體雷射器溫度出現異常，將通過計算機控制驅動電源停止工作；通過計算機設定流量計的上限流量和下限流量，當實際流量高於設定的上限流量或者低於設定的下限流量時，系統報警，通過計算機控制驅動電源停止輸出。本實用新型實現了實時監測半導體雷射器老化及壽命測試過程中各個半導體雷射器的狀態，設置多個重要監測指標，及時對冷卻系統進行調節，必要時有針對地終止某個半導體雷射器的老化及壽命測試工作，避免了老化及壽命測試過程中半導體雷射器意外死亡。
文檔編號G01R31/26GK202502213SQ20112056681
公開日2012年10月24日 申請日期2011年12月20日 優先權日2011年12月20日
發明者劉興勝, 吳迪, 王江勃 申請人:西安炬光科技有限公司